專利名稱：用于木質纖維素復合物的釋放組合物的制作方法
技術領域：
本發明的實施方案一般地涉及聚異氰酸酯膠粘劑/粘接劑，更具體地涉及使用這種粘接劑生產木質纖維素復合物。
背景技術：
可將復合板產品如刨花板、中密度纖維板(MDF)、高密度纖維板(HDF)和定向條狀板(OSB)用于許多應用中，僅作為部分實例，可用于家庭屋頂和地板、家具、櫥柜、門板、框架和路標中。一般地，為了制備這種復合產品，將微粒狀木質纖維素(木材)底物與粘接劑混合，并將混合物放在墊子或其他表面上以進行壓制。諸如靜態或連續壓機的壓機可具有一個或多個壓盤以施加和/或接收壓力。在壓制時，可將粘接劑活化以將底物顆粒粘接在一起。一旦固化，能夠將復合產品從壓機中移出。甲醛基粘接劑在木材復合物工業中占統治地位。但甲醛對人體健康有害。例如， 其為通常的室內污染物，其具有毒性，其可造成過敏反應，且可為人體致癌物質。由此，不鼓勵在復合木材產品中使用甲醛。異氰酸酯基粘接劑，尤其是聚亞苯基聚亞甲基聚異氰酸酯(PMDI或聚MDI)粘接劑比甲醛基粘接劑具有優勢。這些優勢包括提高的固化速度、優異的板的物理性能和水汽抵抗性能、對具有高水含量的木質纖維素材料的粘接能力、以及消除甲醛散發危害。然而，在復合木材生產中使用聚合MDI粘接劑具有某些劣勢。PMDI粘接劑的一個劣勢是粘接劑對壓盤的粘附。PMDI粘接劑的另一個劣勢是粘接劑反應產物在壓機壓盤上累積、或在使用時在模具表面上累積。累積在裝飾性模具表面上特別麻煩，因為最終會積聚在某點處，在該點處其將掩蔽復合產品上的裝飾表面。然后，模具不可用并必須將其除去以進行清潔。這種清潔工藝花費昂貴且大大降低了產率。為了克服這些劣勢，提出了分層的方法以防止粘接劑的累積并將壓制的板粘在壓機壓盤上。一般地，在該方法中使用粘接劑處理的底物的三個層，一個核心層，和兩個表面層。使用聚合MDI來粘接核心層并使用不同的粘接劑如甲醛基粘接劑對兩個表面層進行粘接。在固化之前將粘接劑處理的木材顆粒的三個不同的層放置在壓機上且必須小心以防止異氰酸酯處理的顆粒(核心層顆粒)突入到表面層中并與壓機表面接觸。還使用脫模劑以防止PMDI粘接的面板粘在壓盤/壓機表面上并減少表面累積 (掩蔽)。在進行壓制之前，將外部脫模劑施加到壓機表面上和/或施加到粘接劑處理的木材微粒物質上。或者或另外，可將內部脫模劑與粘接劑和/或松散微粒物質混合。盡管有所幫助，但是脫模劑技術不足以可靠地使得將PMDI廣泛工業應用于壓制的復合板的表面層中。還使用防粘接劑以嘗試消除PMDI誘發的粘合和掩蔽。一般地，在壓機壓盤/模具表面上涂布非常薄的防粘接劑如硅烷_或硅烷基防粘接劑并烘烤。在許多情況中，防粘接劑可導致可接受的脫模，但壓盤/模具的掩蔽仍是個問題。不幸地，脫模劑和防粘接劑的使用，不會導致PMDI基粘接劑在表面層中的廣泛應用。此外，還存在產率下降并由此因需要反復停止生產以清潔壓機壓盤或/或模具所造成的成本有效性問題。由此，還需要降低在壓機壓盤上PMDI的粘附和反應產物的累積并降低模具表面掩蔽的方式。發明概述本文中所述的實施方案提供一種方法，所述方法是將防掩蔽劑施加在木質纖維素復合底物和壓制表面之間，所述防掩蔽劑包含大于防掩蔽劑總重量的約50%的具有游離羥基的脂肪胺烷氧基化物；以及使用所述壓制表面向所述木質纖維素復合底物上施加壓力。其他實施方案提供一種防掩蔽劑組合物，以用于施加到用于制備復合木質纖維素制品的設備的加壓表面上，所述防掩蔽劑組合物具有液體載體和分散在所述液體載體中的防掩蔽劑，所述防掩蔽劑包含具有游離羥基的脂肪胺烷氧基化物組分。附圖簡述
圖1是顯示根據本發明實施方案模擬掩蔽模具的結果的圖。發明詳述根據本發明的實施方案，在需要對一個或多個壓制表面進行清潔之前，可將生產膠粘劑粘接的成形木質纖維素復合制品的工藝重復多次。通常，壓制表面不需要清潔，因為減少了異氰酸酯粘接劑和/或這種粘接劑反應產物在一個或多個壓制表面上的累積。這種減少是由于存在特殊類型的防掩蔽劑造成的。同樣地，可在復合制品的表面層和核心層兩者中使用聚合MDI粘接劑。通常，為了制備根據本發明方法實施方案的膠粘劑粘接的成形木質纖維素復合制品，可將木質纖維素底物與多官能異氰酸酯膠粘劑組分合并。可將膠粘劑處理的底物形成為期望的形狀以對這種矩形板形狀進行壓制。因為聚合MDI處理的底物的表面可與壓制表面如壓盤或模具接觸，所以可將防掩蔽劑的實施方案施加到一個或多個壓制表面、或膠粘劑處理的底物的暴露表面、或所述兩者上。本文中公開的防掩蔽劑包括某些烷氧基化的脂肪胺，特別是乙氧基化的脂肪胺如牛油胺乙氧基化物化合物。這些防掩蔽劑導致比目前可獲得的脫模系統更顯著的工藝改進和優勢。一旦施加防掩蔽劑的實施方案，在適用于膠粘劑固化并與底物的木質纖維素顆粒粘接在一起的條件下，壓制表面對膠粘劑處理的底物進行壓制。其后，將最終的制品如板從壓機中取出并在需要停止生產以清潔壓制表面之前可將所述工藝重復多次。用于生產復合制品的底物可以為適用于生產壓制粘接的成形復合制品的任何木質纖維素底物。例如，木質纖維素底物可以為源于單種木材物質或不同木材物質的組合的一種或多種木材；農產品如果殼、稻草(例如大米、小麥和大麥)、亞麻、甘蔗渣、谷類的外殼以及植物桿；和循環的木質纖維素產品如消費之前或之后的顆粒板、中密度纖維板(MDF)、 高密度纖維板(HDF)、定向條狀板(OSB)和碎紙，但不能將實施方案限制于這些實例。不管底物的類型如何，通常作為合適形狀和大小的顆粒來提供底物。顆粒形狀可以為包括規則和不規則形狀的任何形狀。例如，顆粒可以為但不限于，纖維、圓盤、球、屑、薄片、條、圓片、修剪渣、刨花、鋸屑、稻草、桿及其組合。在某些實施方案中，微粒狀底物可以為不同形狀的顆粒的復合混合物。此外，顆粒可以為任何合適的尺寸，但其尺寸典型地遠小于最終復合制品的尺寸。 在某些實施方案中，所述顆粒的直徑(在顆粒的最長軸上測得的)為小于5微米 20cm，但不能如此限制實施方案。實際上，微粒狀底物可以為尺寸的復合混合物或形狀的復合混合物。在具體實施方案中，底物包括一個軸比另一個軸長的木材屑。有時將這些顆粒稱作圓盤、條或纖維。通過將更大片的木材運行通過木材切削機來生產木屑。在某些實施方案中，木材屑平均長度為Icm-IOcm(長軸)且平均厚度為Imm 5mm。一般地，木材屑為用于生產OSB的主要木材原料。在另一個具體實施方案中，底物為木質纖維素纖維，其為相對于木質纖維素的其他形式尺寸變小的纖維和纖維束。例如，廣泛使用的纖維為精制的木質纖維素纖維，其中通過將更大的木材顆粒如屑和刨花利用蒸汽和壓力進行軟化并然后在精制機中對木材進行機械研磨以產生期望的纖維尺寸，可生產所述精制的木質纖維素纖維。不能將實施方案限制為以此方式形成的纖維，通過纖維化或漿化中的任何已知方法，例如但不限于化學手段、 機械手段、化學_機械手段和熱_機械手段可制備纖維和纖維束。在實施方案中，各種纖維的直徑可以為5微米 80微米且長度為0. 5mm 8mm。此外，纖維束可包括至少100個單獨的纖維，但不能將實施方案限制于此。一種類型的纖維底物為用于生產纖維板中的主要原料。在底物的某些實施方案中，木質纖維素材料為所使用的唯一底物，且在具體實施方案中，一次僅使用一種木材。但不能將底物的實施方案僅限制為木質纖維素底物，在某些實施方案中，可將一種或多種木質纖維素材料與非木質纖維素材料合并。合適的非木質纖維素材料包括但不限于，研磨的地毯廢物、橡膠顆粒、有機泡沫材料的研磨顆粒、無機微粒及其組合。與木質纖維素材料類似，可對非木質纖維素材料進行加工以形成屑、薄片、纖維、 條、圓片、修剪渣、刨花、鋸屑、稻草、桿以及其他有用形狀。在底物為合并的木質纖維素和非木質纖維素材料的實施方案中，優選木質纖維素底物占底物的主要重量比，但不能將實施方案限制于此，且非木質纖維素材料可占底物的主要重量比。有時，在使用底物制備復合材料之前對底物進行干燥。例如，如果底物的水汽含量太高，其會干擾膠粘性能。在某些實施方案中，合適的底物水汽含量可為木質纖維素材料的 20% 2襯％或14% 5%。為了實現這些水汽含量，通過將木質纖維素材料暴露在高溫空氣下，尤其是如果木質纖維素微粒狀材料得自“生”木材時，對木質纖維素材料進行干燥。施加到底物上的膠粘劑或粘接劑可以為適用于對木質纖維素材料進行粘接以形成復合物的任何膠粘劑或粘接劑。優選含游離異氰酸酯(-NC0)基團的多官能異氰酸酯組合物，但不能將實施方案限制于此。術語“多官能”包括雙官能和更高官能度的異氰酸酯組合物。關于異氰酸酯或-NC0，術語“游離”是指化學基團“-N = C = 0”，并與通過嵌段基團掩蔽的異氰酸酯基團(例如“嵌段的”異氰酸酯)不同。嵌段的異氰酸酯并不是必需的，在某些情況中，其是不期望的或甚至是明確排除的。關于官能度，聚異氰酸酯的實施方案可具有2.0以上的數均異氰酸酯基團官能度。優選數均異氰酸酯基團的官能度為2. 0 3. 0,2. 5 3. 0或2. 6 2. 9，但不能限制于此。在具體實施方案中，數均異氰酸酯基團的官能度大于2. 1,2. 2,2. 3,2. 4,2. 5,2. 6,2. 7 或2. 9。如本文中所使用的，用于基團官能度、分子量和當量重量的術語“數均”為用于聚合化合物的術語；除非有其他說明，否則都是用于純化合物的。關于游離的異氰酸酯基團，聚異氰酸酯的實施方案具有大于聚異氰酸酯總重量的10%的總游離異氰酸酯基團(-NC0)濃度，但不能將實施方案限制于此。在聚異氰酸酯的某些實施方案中，總的游離異氰酸酯基團濃度大于15wt%，在其他實施方案中，濃度為 20wt%以上或25wt%以上。在具體實施方案中，游離異氰酸酯的含量為聚異氰酸酯總重量的31. 5%。在某些實施方案中，聚異氰酸酯組合物可以為含多種游離異氰酸酯基團的單分子物種，在其他實施方案中，聚異氰酸酯組合物可以為各自獨立地含有多種游離異氰酸酯基團的不同分子物種的混合物。在聚異氰酸酯組合物中的聚異氰酸酯的實施方案可具有100 5000的數均分子量。在某些實施方案中，聚異氰酸酯具有120 1800的數均分子量，在其他實施方案中，數均分子量為150 1000。在還另外的實施方案中，聚異氰酸酯的數均分子量為170 700、 或180 500、甚至200 400。用于膠粘劑組分的實施方案中的聚合聚異氰酸酯包括芳族聚異氰酸酯如對苯撐二異氰酸酯；間苯撐二異氰酸酯；2，4-甲苯二異氰酸酯；2，6-甲苯二異氰酸酯；萘二異氰酸酯；聯茴香胺二異氰酸酯；聚亞甲基聚苯基聚異氰酸酯；2，4' -二苯基甲烷二異氰酸酯 (2,4' -MDI) ；4,4' -二苯基甲烷二異氰酸酯(4，4' -MDI) ；2, 2' - 二苯基甲烷二異氰酸酯(2，2' -MDI) ；3, 3' - 二甲基-4，4' -二亞苯基二異氰酸酯以及它們的混合物。優選地，可將聚異氰酸酯膠粘劑組合物的異氰酸酯基團的至少80mol%、更優選大于95mol%直接與芳環成鍵。在芳族聚合聚異氰酸酯中，具有大于2的數均官能度的MDI 二異氰酸酯異構體和/或MDI系列聚合聚異氰酸酯(例如聚亞甲基聚苯基聚異氰酸酯，其也是已知的PMDI 或聚合MDI)是尤其優選的膠粘劑組分的芳族聚異氰酸酯。合適的PMDI膠粘劑的實例包括RUBINATE M聚異氰酸酯和RUBINATE 1840聚異氰酸酯，所述兩者都得自 Huntsman, The Woodlands, Texas。RUBINATE M 聚異氰酸酯是 MDI 二異氰酸酯異構體和MDI系列的更高官能度低聚物的復合混合物。這種聚異氰酸酯產品具有約31. 5襯％的游離-NCO含量和約2. 7的數均官能度。合適的異氰酸酯的其他實例包括單獨的MDI異構體的混合物或MDI異構體與三官能度和更高官能度聚亞甲基聚苯基聚異氰酸酯的混合物、 以及三官能度或更高官能度聚亞甲基聚苯基聚異氰酸酯自身的混合物。在具體實施方案中，MDI系列異氰酸酯(或其混合物)具有大于10wt%、還更優選大于15wt%、甚至更優選20wt%以上、最優選25wt%以上的總的游離異氰酸酯基團濃度。這些MDI系列聚異氰酸酯膠粘劑典型地在25°C下為液體并具有大于2. 2、還更優選大于2. 3、甚至更優選2. 5 3. 0并最優選2. 6 2. 9的數均異氰酸酯基團官能度。在膠粘劑的某些實施方案中，對聚合MDI進行改性以變成水可分散的。專利號 3，996，154和6，407，196公開了改進聚合MDI以使其水可分散的方法并通過參考將所述專利并入本文中。RUBINATE 1780聚異氰酸酯為可乳化的聚合MDl的實例；其可得自 Huntsman，The Woodlands, Texas0
用作膠粘劑的合適聚異氰酸酯的其他實例包括異氰酸酯封端的預聚物和準預聚物，這在本領域內是已知的。此外，MDI系列和二異氰酸酯和/或聚異氰酸酯的非預聚物衍生物(例如碳化二亞胺、脲酮亞胺、和/或異氰脲酸酯改性的衍生物；均載有殘留的游離異氰酸酯基團)都是合適的異氰酸酯衍生物。膠粘劑的具體實施方案可包括芳族異氰酸酯和少量的一種或多種脂族聚異氰酸酯。合適的脂族聚異氰酸酯包括異佛爾酮二異氰酸酯、1，6_亞己基二異氰酸酯、1，4_環己基二異氰酸酯、上述芳族聚異氰酸酯的飽和類似物以及它們的混合物。此外，膠粘劑可包括芳族異氰酸酯組分和另一種木材膠粘劑組分例如聚異氰酸酯和少量重量的一種或多種甲醛基膠粘劑的混合物。在還另外的實施方案中，異氰酸酯膠粘劑可含有如同在申請PCT/ US08/64459中所述的一種或多種過渡金屬有機金屬催化劑，通過參考將所述申請并入本文中。防掩蔽劑的實施方案包括含游離羥基(-0H)基團的一種或多種脂肪胺乙氧基化物。在某些實施方案中，脂肪胺乙氧基化物組分大于該掩蔽劑重量的50%。在其他實施方案中，脂肪胺乙氧基化物為大于90wt%，在具體實施方案中，脂肪胺乙氧基化物為防掩蔽劑的唯一組分。在脂肪胺乙氧基化物小于掩蔽劑的100wt%的防掩蔽劑的那些實施方案中，掩蔽劑的余量由任意其他的一種或多種已知防掩蔽劑構成。在實施方案中，所述一種或多種脂肪胺乙氧基化物為具有如下通式的含有多個醚鍵的叔胺
權利要求
1.一種方法，其包括將防掩蔽劑施加到木質纖維素復合物底物、壓制表面或上述兩者，所述防掩蔽劑包含大于防掩蔽劑總重量的約50襯％的具有游離羥基的脂肪胺烷氧基化物；以及使用所述壓制表面向所述木質纖維素復合物底物施加壓力。
2.權利要求1的方法，其中通過利用多官能異氰酸酯組合物對木質纖維素底物進行處理來形成所述木質纖維素復合物底物，所述多官能異氰酸酯組合物包含大于多官能異氰酸酯組合物總重量的約50wt%的具有游離異氰酸酯基團的多官能異氰酸酯。
3.權利要求1 2中任一項的方法，其中所述防掩蔽劑具有通式
4.權利要求3的方法，其中所述防掩蔽劑具有通式
5.權利要求1 2中任一項的方法，其中施加所述防掩蔽劑包括在選自水、具有1 4個碳原子的液體含羥基化合物以及它們的混合物中的液體載體中形成所述防掩蔽劑的溶液。
6.權利要求1 2中任一項的方法，還包括重復向所述木質纖維素復合物底物施加防掩蔽劑和施加壓力的步驟。
7.權利要求1 2中任一項的方法，其中所述脂肪胺烷氧基化物的各個烷氧基化物基團包含至少70mol%的環氧乙烷。
8.權利要求1 2中任一項的方法，其中環氧乙烷的摩爾數與脂肪胺烷氧基化物中氮的摩爾數之比為約2 約50。
9.權利要求1 2中任一項的方法，其中所述脂肪胺烷氧基化物為牛油胺乙氧基化物。
10.權利要求6的方法，其中所述脂肪胺烷氧基化物為每個分子中具有至少兩個游離羥基的脂肪胺乙氧基化物。
11.權利要求10的方法，其中施加所述防掩蔽劑包括在選自水、具有1 4個碳原子的液體含羥基化合物以及它們的混合物中的液體載體中形成所述防掩蔽劑的溶液。
12.權利要求11的方法，其中將所述防掩蔽劑施加到所述木質纖維素復合物底物上。
13.權利要求1 2中任一項的方法，其中將所述防掩蔽劑施加到所述木質纖維素復合物底物上。
14.權利要求2的方法，其中所述木質纖維素底物包含通過聚異氰酸酯膠粘劑組合物粘接在一起的多個木質纖維素層，所述聚異氰酸酯膠粘劑組合物具有大于10襯％的游離異氰酸酯基團，且所述脂肪胺烷氧基化物為脂肪胺乙氧基化物。
15.權利要求14的方法，其中所述脂肪胺乙氧基化物具有通式
16.用于施加到設備的加壓表面上以制備復合木質纖維素制品的防掩蔽組合物，所述防掩蔽組合物包含液體載體；和分散在所述液體載體中的防掩蔽劑，所述防掩蔽劑包含具有游離羥基的脂肪胺烷氧基化物。
17.權利要求16的防掩蔽組合物，其中所述防掩蔽劑具有通式
全文摘要
一種木質纖維素復合物，其通過在脂肪胺乙氧基化物防掩蔽劑存在下對微粒狀木質纖維素材料與聚合MDI的混合物進行壓制而制得。
文檔編號C08G18/48GK102459382SQ201080032849
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月15日 優先權日2009年6月16日
發明者C·J·莫里亞蒂, G·A·史密斯, R·A·格里格斯比, S·N·辛格 申請人:亨斯邁國際有限責任公司